题目
已知某一简谐波的波函数为y=0.04cos(4t-2x),则该波的传播方向为x轴 ____ 方向(填“正”或者“负”);波速为 ____ m/s。
已知某一简谐波的波函数为y=0.04cos(4t-2x),则该波的传播方向为x轴 ____ 方向(填“正”或者“负”);波速为 ____ m/s。
题目解答
答案
解:简谐波沿x轴正方向传播时波函数为y=Asin[ω(t-$\frac{x}{v}$)+φ]
简谐波的波函数为y=0.04cos(4t-2x),则波沿x轴正方向传播
则$\frac{x}{v}$=2x,解得波速v=0.5m/s
故答案为:正;0.5。
简谐波的波函数为y=0.04cos(4t-2x),则波沿x轴正方向传播
则$\frac{x}{v}$=2x,解得波速v=0.5m/s
故答案为:正;0.5。
解析
考查要点:本题主要考查简谐波波函数的标准形式及其物理意义,包括波的传播方向和波速的判断。
解题核心思路:
- 波传播方向的判断:根据波函数的相位项形式,若相位项为 $\omega t - kx$,则波沿$x$轴正方向传播;若为 $\omega t + kx$,则沿负方向传播。
- 波速的计算:波速 $v = \frac{\omega}{k}$,其中 $\omega$ 是角频率,$k$ 是波数。
破题关键点:
- 将题目中的波函数与标准形式对比,明确相位项的结构。
- 通过整理相位项,提取 $\omega$ 和 $k$ 的值,代入公式计算波速。
波传播方向分析
题目给出的波函数为 $y = 0.04\cos(4t - 2x)$。
标准形式中,沿$x$轴正方向传播的波函数为 $y = A\cos(\omega t - kx + \varphi)$。
对比可得:
- 相位项为 $4t - 2x$,符合 $\omega t - kx$ 的形式,因此波沿$x$轴正方向传播。
波速计算
- 确定 $\omega$ 和 $k$:
由相位项 $4t - 2x$,得 $\omega = 4 \, \text{rad/s}$,$k = 2 \, \text{rad/m}$。 - 代入公式:
波速 $v = \frac{\omega}{k} = \frac{4}{2} = 0.5 \, \text{m/s}$。